(57)【要約】【課題】精度良く所望の面方位を有する半導体基板を得ることができる半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板の製造方法は以下の工程を有している。主面１１と、主面１１の法線方向ａに沿って拡がる側面１２とを有するインゴット１が準備される。インゴット１がステージ部４により保持される。インゴット１の側面１２の面方位が測定される。インゴット１の側面１２とステージ部４の移動方向ｃとの傾きが検出される。側面１２の面方位と傾きとに基づいてインゴット１の姿勢が調整される。インゴット１の主面１１に対して傾斜した面でインゴット１が切断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と、前記主面の法線方向に沿って拡がる側面とを有するインゴットを準備する工程と、
前記インゴットをステージ部により保持する工程と、
前記インゴットの前記側面の面方位を測定する工程と、
前記インゴットの前記側面と前記ステージ部の移動方向との傾きを検出する工程と、
前記側面の前記面方位と前記傾きとに基づいて前記インゴットの姿勢を調整する工程と、
前記インゴットの前記主面に対して傾斜した面で前記インゴットを切断する工程とを備える、半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記ステージ部は、ステージと、前記ステージ上に配置され、前記インゴットを保持する台座とを含む、請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記台座の前記インゴットを保持する部分は円弧状である、請求項２に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記側面と前記ステージ部の移動方向との傾きを検出する工程は、前記側面上に位置する２点間の変位を測定する工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記インゴットの姿勢を調整する工程は、前記インゴットを前記主面の前記法線を軸として回転させることにより行われる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板の製造方法に関し、より特定的にはインゴットの主面に対して傾斜した面でインゴットが切断される半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単結晶インゴットを切断する手段として、ワイヤーによって単結晶インゴットをスライスする方法が知られている。たとえば、特開平８−７５５８７号公報（特許文献１）には、ワイヤーソー装置のワイヤーの走行方向と半導体単結晶インゴットの劈開方向とを一致させることなく半導体単結晶インゴットをスライスする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえば炭化珪素単結晶のインゴットを切断して基板を製造する場合、（０００１）面を主面とするインゴットから、（０３−３８）面を主面とする単結晶基板を切り出す場合がある。この場合、略円柱状のインゴットの主面をワイヤーの長手方向に対して傾けて固定した状態でインゴットをスライスする必要がある。しかしながら、上記のようなスライスを実施する場合、インゴットの主面の傾きだけではなく、インゴットの円周方向の傾きも基板の面方位精度に影響を与える。それゆえ、精度良く所望の面方位を有する基板を得ることが困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、精度良く所望の面方位を有する半導体基板を得ることができる半導体基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体基板の製造方法は以下の工程を有している。主面と、主面の法線方向に沿って拡がる側面とを有するインゴットが準備される。インゴットがステージ部により保持される。インゴットの側面の面方位が測定される。インゴットの側面とステージ部の移動方向との傾きが検出される。側面の面方位と傾きとに基づいてインゴットの姿勢が調整される。インゴットの主面に対して傾斜した面でインゴットが切断される。
【０００７】
本発明に係る半導体基板の製造方法によれば、インゴットの側面の面方位と側面とステージ部の移動方向との傾きとに基づいてインゴットの姿勢が調整される。それゆえ、インゴットの主面に対して傾斜した面でインゴットを切断する場合においても、精度良く所望の面方位を有する半導体基板を得ることができる。
【０００８】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、ステージ部は、ステージと、インゴットを保持する台座とを含む。台座はステージ上に配置される。
【０００９】
上記の半導体基板の製造方法によれば、インゴットは台座により保持される。これにより、インゴットは精度良くステージ部に保持される。
【００１０】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、台座のインゴットを保持する部分は円弧状である。インゴットは略円柱状であるため、台座部のインゴットを保持する部分が円弧状であれば、インゴットを精度良く保持することができる。
【００１１】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、側面とステージ部の移動方向との傾きを検出する工程は、側面上に位置する２点間の変位を測定する工程を含む。
【００１２】
これにより、簡易な方法で側面とステージ部の移動方向との傾きを検出することができる。
【００１３】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、インゴットの姿勢を調整する工程は、インゴットを主面の法線を軸として回転させることにより行われる。
【００１４】
これにより、インゴットの側面とステージ部の移動方向とが平行になるようにインゴットの姿勢を調整することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、精度良く所望の面方位を有する半導体基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施の形態における半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１８】
また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。また角度の記載には、全方位角を３６０度とする系を用いている。
【００１９】
図１を参照して、本実施の形態に係る半導体基板の製造装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体基板の製造装置は、インゴットのスライス装置１０であって、ステージ部４、ワイヤ５、ローラ２１、２２、２３とを主に有している。ステージ部４は、切断対象物であるインゴット１を保持する部分である。ステージ部４は、ステージ３とステージ３の上に配置された台座２とを有している。台座２は、インゴット１を直接保持するためのものである。
【００２０】
ローラ２１、２２、２３は、ステージ部４の図１中上方に配置されている。各ローラ２１、２２、２３は三角形の頂点上にそれぞれ配置されている。ローラ２１、２２、２３には、一本のワイヤ５が螺旋状に巻きつけられている。ワイヤ５は、インゴット１を切断するための切断部である。ステージ部４の上方において、複数本のワイヤ５が略平行に配置されたワイヤ５列が形成されている。インゴット１を搭載したステージ部４が複数のワイヤ５の方向に接近し、ワイヤ５と接触することによりインゴット１が切断されて複数枚の半導体基板を得ることができる。
【００２１】
ローラ２３はモータ２４により時計回りおよび反時計回りに回転可能に接続されている。これにより、ワイヤ５はステージ部４上において往復走行可能であり、ワイヤ５が鋸の刃の役割を果たす。ローラ２１、２２は中心軸を回転軸として回転可能である。
【００２２】
ワイヤ５は、供給方向ｆから回収方向ｅに移動可能である。これにより、ワイヤ５が摩耗した場合に新しいワイヤ５を供給することができる。
【００２３】
図２および図３を参照して、本実施の形態に係る半導体基板の製造装置の構成の詳細について説明する。
【００２４】
図２に示すように、インゴット１は、ステージ３上に配置された台座２により保持されている。インゴット１は、たとえばエポキシ樹脂により台座２に固定されている。台座２はたとえばカーボンから成る。略円柱状を有するインゴット１を保持するために、台座２のインゴット１を保持する部分６は円弧状である。インゴット１は、主面１１と側面１２とを有する。インゴット１は、たとえば側面１２がステージ３の表面と垂直になるように配置される。また、インゴット１をワイヤ５によって切断するために、ステージ３は図中ｚ方向に移動可能である。言い換えれば、ステージ３はワイヤ５が配置されている方向に向かって移動可能である。さらに、インゴット１の姿勢を調整するために、ステージ３はｘｚ平面内において傾斜可能に設けられていてもよい。
【００２５】
図３に示すように、インゴット１の主面１１の法線ａ方向は、ワイヤ５の長手方向（図３中ｘ方向）に対して傾斜した状態で、インゴット１がステージ３上に配置される。これにより、インゴット１の主面１１に対して傾斜した面でインゴット１が切断される。インゴット１の主面１１の法線ａ方向とワイヤ５の長手方向とが成す角度φは、たとえば５４．７°である。また、複数のワイヤ５でインゴット１を切断することにより、一度の切断で複数の半導体基板が切り出される。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法について説明する。
図４を参照して、主面１１と、主面１１の法線方向に沿って拡がる側面１２とを有するインゴット１が準備される。インゴット１は半導体材料からなる。より具体的には、インゴット１は、たとえば単結晶炭化珪素から成る。インゴット１の主面１１は、たとえば（０００１）面である。インゴット１の主面１１は略円形である。インゴット１は、たとえば昇華法によって製造された単結晶を円柱状に成形した後、主面１１の法線方向に沿って拡がる側面１２を有するように形成することによって準備される。主面１１の法線方向に沿って拡がる側面１２とは、側面１２と主面１１の法線との成す角度が２０°以内であることを意味する。好ましくは、側面１２と主面１１の法線との成す角度が１０°以内であり、より好ましくは側面１２と主面１１の法線との成す角度が５°以内である。
【００２７】
再び図２を参照して、インゴット１がステージ部４により保持される。具体的には、インゴット１はステージ部４のカーボンから成る台座２により保持される。インゴット１は台座２にたとえば接着剤によって固定される。接着材とは、たとえばエポキシ樹脂である。台座２はステージ３上に配置されている。ステージ３は、たとえばステンレスから成る。
【００２８】
図４を参照して、インゴット１の主面１１と、ステージ３の移動方向との傾きが測定される。ここで、ステージ３の移動方向とは、インゴット１をワイヤ５により切断する際に、インゴット１を搭載したステージ３がワイヤ５に向かって移動する方向のことである。
【００２９】
具体的には、主面１１上の任意の位置にマイクロメータ７を設置する。この状態を保ちながら、ステージ３を上下に移動させることにより、インゴット１の主面１１を上下に移動させる。マイクロメータ７は、ある基準位置から主面１１までの距離を測定するものである。主面１１がステージ３の上下の移動方向と平行であれば、インゴット１の主面１１が上下に移動してもマイクロメータ７により観測される値は一定である。一方、主面１１がステージ３の上下の移動方向と平行でなければ、インゴット１の主面１１が上下に移動した場合に、マイクロメータ７によって測定される距離が変化する。このようにして、インゴット１の主面１１がステージ３の上下の移動方向に対する傾きを検出することができる。
【００３０】
次に、インゴット１の主面１１がステージ３の上下の移動方向に対して平行になるように、インゴット１の主面１１の傾きが調整される。インゴット１の主面１１の傾きの調整は、たとえばステージ３の傾きを調整することに行われる。
【００３１】
次に、インゴット１の側面１２と、ステージ３の移動方向との傾きが測定される。具体的な測定方法は、インゴット１の主面１１と、ステージ３の移動方向との傾きの測定方法と同様である。
【００３２】
次に、インゴット１の側面１２がステージ３の上下の移動方向に対して平行になるように、インゴット１の側面１２の傾きが調整される。インゴット１の側面１２の傾きの調整は、たとえばステージ３の傾きを調整することに行われる。
【００３３】
図５を参照して、側面１２のステージ３の移動方向ｃに対する傾きを検出する別の方法について説明する。ここで、側面１２のステージ３の移動方向ｃに対する傾きとは、側面１２と平行な面ｂとステージ３の移動方向ｃとの成す角度θのことである。
【００３４】
図５に示すように、インゴット１の側面１２における所定の位置３１と基準位置３３からの距離が距離Ｌ１として測定される。同様に、インゴット１の側面１２における所定の位置３１とは違う別の位置３２と基準位置３４からの距離が距離Ｌ２として測定される。なお、距離Ｌ１および距離Ｌ２は、ステージ３の移動方向に対して垂直な方向の距離である。基準位置３３と基準位置３４がステージ３の移動方向ｃと平行な線上に配置されている場合、Ｌ２とＬ１との変位ｄ（差）を測定することにより、側面１２がステージ３の移動方向と平行であるかどうかを判別することができる。つまり、変位ｄが０の場合は側面１２とステージ３の移動方向ｃは平行であり、差が０でない場合は側面１２とステージ３の移動方向は平行ではない。
【００３５】
変位ｄの測定は、様々な方向により実施することが可能である。たとえば、距離Ｌ１と距離Ｌ２とをマイクロメータ７により測定することができる。また、光学的な手段で距離Ｌ１および距離Ｌ２を測定することもできる。
【００３６】
ステージ３の移動方向とステージ３の表面との関係が分かっている場合、インゴット１の側面１２とステージ３の表面との傾きを測定することにより、インゴット１の側面１２とステージ３の移動方向ｃとの傾きを決定することも可能である。
【００３７】
図６を参照して、インゴット１の側面１２がステージ３の上下の移動方向ｃに対して平行になるように側面１２の傾きが調整される方法について説明する。側面１２の傾きの調整は、たとえばステージ３の傾きを調整することにより行われる。ステージ３の傾きの調整は、たとえばステージ３に取りつけられたゴニオメータにより行うことができる。
【００３８】
また、側面１２の傾きの調整は、インゴット１を主面１１の法線を軸としてインゴットを回転させる方向に調整される。この場合、ステージ３の表面は水平方向（ｘ方向）から傾斜した状態になる。
【００３９】
本実施の形態の半導体基板の製造方法において、インゴット１の側面１２の面方位が測定される。インゴット１は、たとえば側面１２が（１−１００）面となるように形成される。しかしながら、形成された側面１２がターゲットとしている（１−１００）面から少しずれる場合がある。側面の面方位がターゲットとする面方位からずれた場合、当該ずれ分を補正する必要が生じる。
【００４０】
図７に示すように、側面１２は（１−１００）面からずれた面であって、仮想の面１３が（１−１００）面であるとする。この場合、仮想の面１３がステージ３の移動方向ｃと平行になるように、インゴット１の姿勢が調整される。インゴット１の姿勢の調整角度は、インゴット１の側面１２の面方位から計算される。つまり、インゴット１の姿勢の調整は、側面１２の面方位に基づいて行われる。
【００４１】
なお、インゴット１の側面１２の面方位の測定は、インゴット１がステージ部４により保持される前に行ってもよいし、ステージ部４に保持された後に行ってもよい。
【００４２】
以上のように、本実施の形態の半導体基板の製造方法において、インゴット１の姿勢の調整は、側面１２の面方位と、側面１２およびステージ３の移動方向ｃの傾きとに基づいて行われる。また、インゴット１の姿勢の調整は、主面１１の面方位に基づいて行われてもよいし、主面１１とステージ３の移動方向ｃとの傾きに基づいて行われてもよい。
【００４３】
再び図３を参照して、インゴット１がワイヤ５によって切断される。図３に示すように、インゴット１の主面１１とワイヤ５の長手方向とは傾斜している。インゴット１を保持したステージ３が上下方向（図２におけるｚ方向）に移動することにより、インゴット１がワイヤ５に接触することによりインゴット１が切断される。これにより、インゴット１から複数の半導体基板が製造される。
【００４４】
たとえば、インゴット１の主面１１が｛０００１｝面であり、インゴット１の主面１１の法線ａ方向とワイヤ５の長手方向とが成す角度φが５４．７°である場合、インゴット１がワイヤ５によって切断されることにより、主面が｛０３−３８｝面である炭化珪素半導体基板が得られる。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、インゴット１を形成する半導体材料として炭化珪素（ＳｉＣ）を例に挙げて説明したがこれに限定されない。インゴット１を形成する材料としては、たとえば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅなどであってもよいし、その他の材料であってもよい。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る半導体基板の製造方法によれば、インゴット１の側面１２の面方位と側面１２とステージ部４の移動方向ｃとの傾きとに基づいてインゴットの姿勢が調整される。それゆえ、インゴット１の主面１１に対して傾斜した面でインゴット１を切断する場合においても、精度良く所望の面方位を有する半導体基板を得ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法によれば、インゴット１は台座２により保持される。それゆえ、インゴット１は精度良くステージ部４に保持される。
【００４８】
さらに、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法によれば、台座２のインゴット１を保持する部分６は円弧状である。インゴット１は略円柱状であるため、台座２のインゴット１を保持する部分６が円弧状であれば、インゴット１を精度良く保持することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法によれば、側面１２とステージ部４の移動方向ｃとの傾きを検出する工程は、側面１２上に位置する２点間の変位を測定する工程を含んでいる。これにより、簡易な方法でインゴット１の側面１２とステージ部４の移動方向ｃとの傾きを検出することができる。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１  インゴット、２  台座、３  ステージ、４  ステージ部、５  ワイヤ、６  円弧部、７  マイクロメータ、１０  スライス装置、１１  主面、１２  側面、１３  仮想の面、２１，２２，２３  ローラ、２４  モータ、３１，３２  位置、３３，３４  基準位置、ａ  法線、ｂ  平行な面、ｃ  移動方向、ｄ  変位、ｅ  回収方向、ｆ  供給方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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